基于pro-engineer的三维零件信息模型建立与应用

1 / 5 基于 Pro/ENGINEER的三维零件信息模型建立与应用 （作者未知） 引言 如 何 准 确 而 有 效 地 建 立 零 件 信 息 模 型 是CAD/CAPP/CAM 集成的核心内容，目前零件信息模型是基于特征造型技术。最通常的做法是：先按照特征分类建立特征库，然后根据造型的实际需要进行基本特征调用，利用特征之间的布尔运算建立零件模型。 这种方法有几点不足之处： 1） .为了方便地构造各种复杂零件模型，特征库尽可能包含所有的基本特征，这一点目前做起来是比较困难的。 2） .当前特征识别技术还不够成熟，如何对特 征库进行有效的管理和控制存在一定的难度。 3） .在实际进行零件造型过程中，设计者很难在短时间内快速而准确地选择所想要的特征，大大影响建模速度。 4） .现有的特征分类方法与机械加工方法并不是一一对应，一种加工方法可能对应几个基本特征，根据特征和加工方法一一对应的原理，应将其作为复合特征存储在特征库中，这显然是不现实的，对于这类矛盾还有待解决。 针对上述不足之处，本文首先明确零件信息模型内2 / 5 涵，并在分析连杆加工工艺的基础上，进行特征规划和设计，然后利用特征减造型的方法（ Destructive Modeling with Feature），直接构造零件模型，进而建立零件信息模型，而不是遵循常规的特征分类与造型的方法，较成功地实现特征设计与机械加工过程的统一，即每一个特征与连杆每一种加工方法保持一致。 1、基于特征的零件信息模型 特征是用于完整表达零件信息的集合单元，是一定形状、语义和抽象的结合 1。一个完整的零件模型不仅是零件数据的集合，还应反映出各类数据的表达方式及相互间的关系。只有建立在一定表达方式基础上的零件模型，才能有效地被各种应用系统接受，完整的零件信息模型应包括：管理特征、 形状特征、精度特征、材料特征和技术特征。 (1) 形状特征。描述具有一定工程意义的功能几何形状信息，分为主特征和辅特征。主特征用于构造零件的主体形状结构。辅特征用于对主特征的修饰，它附加于主特征之上，也可附加于另一辅特征之上。形状特征是产品设计、制造人员考虑问题的焦点，也是其他信息的载体。 (2) 精度特征。用于描述零件的尺寸公差、形位公差和粗糙度公差等信息，尺寸与公差特征是联系设计与制造的重要属性，在特征设计中，对尺寸与公差特征进行分析，并直接对零件信息模型建立尺寸与公差特征，可以清楚地表示3 / 5 形 状特征的非几何属性以及形状特征之间的相互关系。 (3) 材料特征。用于描述零件材料的种类代号、性能、热处理方法，表面处理方式等信息。 (4) 技术特征。用于描述零件的性能、功能等信息。 (5) 管理特征。用于描述零件的管理特征，如零件名称、设计者、设计日期、数量、图号、版本等信息。零件的几何 /拓扑信息是基础。特征层是核心，特征层中各种特征子模型之间的相互联系反映了特征间的语义关系，使特征成为构造零件的基本单元具有高层次的工程含义，从而支持CAPP、 NC 编程，加工仿真对零件数据的需求。 2、 三维零件信息模型的建立 建立零件信息模型的关键是做好特征规划，如图 1 所示。采用直接建模技术可以分层次对结构进行设计，在不同层次建立相应的参数化特征模块，每一个特征由一组唯一决定该特征的参数来描述。现以柴油机中的连杆为例，利用Pro/ENGINEER 软件，对三维零件信息模型的建模方法和设计步骤加以说明。 1） 连杆功能和结构分析 连杆是发动机中的重要零件。它将作用于活塞顶面的膨胀气体的压力传给曲轴，推动曲轴旋转，同时受曲轴的驱动而带动活塞压缩汽缸内的气体。连杆结构复杂，其通常在大头 处分开为连杆体和连杆盖两部分，连杆杆身是工字型截4 / 5 面，而且从大头到小头逐步变小。如果不作任何特征规划，直接运用特征造型技术构建连杆三维模型，造型很容易失败，难以获得较理想的结果，因为连杆结构复杂，不是简单的特征加减就可以完成的。 2） 连杆的机械加工工艺过程分析 连杆特征设计与机械加工密切相关，每一种加工方法与一个特征相对应，这是特征规划的基本原则。连杆毛坯是锻造件，连杆体和连杆盖整体锻造。连杆的主要加工工艺过程如下：铣连杆大小两端面钻小头孔，扩至尺寸值，拉小头孔，并保证尺寸和表面粗糙值铣大头 定位凸台从连杆上切下连杆盖锪连杆盖上的螺帽凸台，钻螺栓孔，加工螺纹把连杆和连杆盖用螺栓固定在一起，镗大头孔。 3） 特征规划和设计 通过以上对连杆功能、结构及加工工艺特点的分析，将连杆模型分成特征层次，连杆的模型由这些各自独立的特征组合而成。 4） 基于 Pro/ENGINEER 平台下连杆的特征造型 实体模型 本文连杆的实体模型采用特征减造型方法。所谓特征减造型方法就是先建立零件的毛坯模型，然后用逐步除去特征的方式来建立零件模型。下面介绍连杆 具体造型过程 。 1. 连杆的毛坯造型过程 5 / 5 (1)确定分模面和拔模斜度，选择合理的分模面是毛坯锻造生产的第一步，所以造型过程也应最先确定分模面和拔模斜度。 (2) 采用“拉伸”方法，生成连杆的下料模型。 (3) 使用“拔摸”方式，生成 7的拔模斜度。 (4) 采用“曲面减切材料”的方法，及使用“倒圆角”的功能，产生连杆体中间的连接部分。 (5) 采用“减切材料”的方式，得到连杆大头形状。 (6) 采用“减切材料